一种基于金刚石的pin二极管及其制作方法
技术领域
1.本发明属于半导体功率器件领域，涉及一种pin二极管，具体涉及一种基于金刚石的pin二极管及其制作方法。
背景技术：
2.pin二极管作为一种核心的二极管器件，其具备高耐压、耐大电流、结构简单、工艺简单的优势。但是由于耐压等级的不断提高，其结构越来越复杂才能满足电压和电压的设计要求。同时，由于si基器件的热导率很低，只有1.5w/cm/k，其难以满足高温工作条件。在此条件下，兼顾高压、大电流和耐高温、结构、工艺简单特性的pin二极管就成为一个需要解决的问题。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于金刚石的pin二极管。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于金刚石的pin二极管，它包括：
4.n型欧姆电极，
5.n重掺杂半导体传输层，所述n重掺杂半导体传输层形成在所述n型欧姆电极的任一表面上；
6.p型sic轻掺杂半导体传输层，所述p型sic轻掺杂半导体传输层形成在所述n重掺杂半导体传输层中背离所述n型欧姆电极的表面上；
7.n重掺杂sic传输层，所述n重掺杂sic传输层形成在所述p型sic轻掺杂半导体传输层的另一表面上；
8.p型欧姆电极，所述p型欧姆电极形成在所述n重掺杂sic传输层的另一表面上。
9.优化地，所述n重掺杂半导体传输层的材质为金刚石。
10.进一步地，所述n重掺杂半导体传输层的厚度为100-500nm。
11.进一步地，所述n重掺杂半导体传输层的掺杂浓度为1
×e17
～1
×e19
cm-3
。
12.更进一步地，所述p型sic轻掺杂半导体传输层的厚度为所述n重掺杂半导体传输层厚度的5～10倍。
13.进一步地，所述p型sic轻掺杂半导体传输层和所述n重掺杂sic传输层之间为欧姆接触。
14.更进一步地，所述n重掺杂sic传输层的厚度为0.1～0.5μm。
15.本发明的又一目的在于提供一种上述基于金刚石的pin二极管的制作方法，包括以下步骤：
16.(a)在n重掺杂半导体传输层的任一表面上进行淀积形成p型sic轻掺杂半导体传输层(3)；
17.(b)在所述p型sic轻掺杂半导体传输层上进行淀积形成n重掺杂sic传输层，使所
述n重掺杂sic传输层、所述n重掺杂半导体传输层分别位于所述p型sic轻掺杂半导体传输层的两侧；
18.(c)在所述n重掺杂sic传输层表面上进行淀积形成p型欧姆电极，在所述n重掺杂半导体传输层表面上进行淀积形成n型欧姆电极，高温退火即可。
19.进一步地，所述退火温度为1200～1500℃、时间为1-3h。
20.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明基于金刚石的pin二极管，通过特殊的结构设计，不仅具备高的热导料而可以在较高温度下工作，而且层数较少、厚度较低。
附图说明
21.图1为本发明基于金刚石的pin二极管的结构示意图；
22.图2为本发明基于金刚石的pin二极管的性能图。
具体实施方式
23.下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
24.如图1所示，基于金刚石的pin二极管主要包括n型欧姆电极1、n重掺杂半导体传输层2、p型sic轻掺杂半导体传输层3、n重掺杂sic传输层4和p型欧姆电极5等。
25.其中，n型欧姆电极1的材质为金，厚度为1-2μm。
26.n重掺杂半导体传输层2形成在n型欧姆电极1的任一表面上，其材质为金刚石，厚度为100-500nm，掺杂浓度为1
×e17
～1
×e19
cm-3
(氮掺杂)。
27.p型sic轻掺杂半导体传输层3形成在n重掺杂半导体传输层2中背离n型欧姆电极1的表面上，使得n型欧姆电极1、p型sic轻掺杂半导体传输层3分别位于n重掺杂半导体传输层2的两侧。在本实施例中，p型sic轻掺杂半导体传输层3的厚度为n重掺杂半导体传输层2厚度的5～10倍。
28.n重掺杂sic传输层4形成在p型sic轻掺杂半导体传输层3的另一表面上，这样n重掺杂sic传输层4、n重掺杂半导体传输层2分别位于p型sic轻掺杂半导体传输层3的两侧。在本实施例中，p型sic轻掺杂半导体传输层3和n重掺杂sic传输层4之间为欧姆接触；n重掺杂sic传输层4的厚度为0.1～0.5μm。
29.p型欧姆电极5形成在n重掺杂sic传输层4的另一表面上，其材质为金钛合金，厚度为1-2μm。它位于pin二极管的最外侧。基于金刚石的pin二极管，通过特殊的结构设计，不仅具备高的热导料而可以在较高温度下工作，而且层数较少、厚度较低，其性能参见图2。
30.上述基于金刚石的pin二极管的制作方法，包括以下步骤：
31.(a)在n重掺杂半导体传输层2的任一表面上进行物理气相淀积形成p型sic轻掺杂半导体传输层3(掺硼sic材料为靶材，淀积厚度500nm-5μm)；
32.(b)在p型sic轻掺杂半导体传输层3上进行淀积形成n重掺杂sic传输层4(物理气相淀积，掺氮sic材料为靶材，淀积厚度为0.1-0.5μm，氮掺杂浓度为(2-5)
×
10
18
cm-3
)。使n重掺杂sic传输层4、n重掺杂半导体传输层2分别位于p型sic轻掺杂半导体传输层3的两侧；
33.(c)在n重掺杂sic传输层4表面上进行淀积形成p型欧姆电极5，在n重掺杂半导体传输层2表面上进行淀积形成n型欧姆电极1，高温退火即可(退火温度为1200～1500℃、时
间为1-3h)。
34.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于金刚石的pin二极管，其特征在于，它包括：n型欧姆电极(1)，n重掺杂半导体传输层(2)，所述n重掺杂半导体传输层(2)形成在所述n型欧姆电极(1)的任一表面上；p型sic轻掺杂半导体传输层(3)，所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)形成在所述n重掺杂半导体传输层(2)中背离所述n型欧姆电极(1)的表面上；n重掺杂sic传输层(4)，所述n重掺杂sic传输层(4)形成在所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)的另一表面上；p型欧姆电极(5)，所述p型欧姆电极(5)形成在所述n重掺杂sic传输层(4)的另一表面上。2.根据权利要求1所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述n重掺杂半导体传输层(2)的材质为金刚石。3.根据权利要求2所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述n重掺杂半导体传输层(2)的厚度为100-500nm。4.根据权利要求2所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述n重掺杂半导体传输层(2)的掺杂浓度为1
×
e
17
～1
×
e
19
cm-3
。5.根据权利要求3所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)的厚度为所述n重掺杂半导体传输层(2)厚度的5～10倍。6.根据权利要求1所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)和所述n重掺杂sic传输层(4)之间为欧姆接触。7.根据权利要求6所述的基于金刚石的pin二极管，其特征在于：所述n重掺杂sic传输层(4)的厚度为0.1～0.5μm。8.权利要求1至7中任一所述基于金刚石的pin二极管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)在n重掺杂半导体传输层(2)的任一表面上进行淀积形成p型sic轻掺杂半导体传输层(3)；(b)在所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)上进行淀积形成n重掺杂sic传输层(4)，使所述n重掺杂sic传输层(4)、所述n重掺杂半导体传输层(2)分别位于所述p型sic轻掺杂半导体传输层(3)的两侧；(c)在所述n重掺杂sic传输层(4)表面上进行淀积形成p型欧姆电极(5)，在所述n重掺杂半导体传输层(2)表面上进行淀积形成n型欧姆电极(1)，高温退火即可。9.根据权利要求8所述基于金刚石的pin二极管的制作方法，其特征在于：所述退火温度为1200～1500℃、时间为1-3h。
技术总结
本发明公开了一种基于金刚石的PIN二极管及其制作方法，它包括：N型欧姆电极，N重掺杂半导体传输层，所述N重掺杂半导体传输层形成在所述N型欧姆电极的任一表面上；P型SiC轻掺杂半导体传输层，所述P型SiC轻掺杂半导体传输层形成在所述N重掺杂半导体传输层中背离所述N型欧姆电极的表面上；N重掺杂SiC传输层，所述N重掺杂SiC传输层形成在所述P型SiC轻掺杂半导体传输层的另一表面上；P型欧姆电极，所述P型欧姆电极形成在所述N重掺杂SiC传输层的另一表面上。不仅具备高的热导料而可以在较高温度下工作，而且层数较少、厚度较低。厚度较低。厚度较低。
技术研发人员：李丰余
受保护的技术使用者：中科苏州微电子产业技术研究院
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2022/11/18
再多了解一些
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